FTO基因多态性对低出生体重及肥胖的影响

吴满武，蒋叶均，杜和春，傅奇琴

(绍兴市妇幼保健院，浙江 绍兴 312000)

全世界每年超过3 000万个小于胎龄儿出生，我国低出生体重的发生率为5.87%～11.8%,其中以出生体重1 500～2 500g者居多。新生儿期的低出生体重儿童80%～90%会出现体重“反跳”现象，低出生体重儿在成年后出现肥胖的风险更高[1]，而肥胖与糖尿病、高血压、心血管疾病有密切联系[2]。2007年，Frayling等报道肥胖基因(fat mass and obesity associated，FTO)的第一个内含子序列中以rs9939609为代表的10个SNP与肥胖有关，rs9939609的A等位基因为风险基因。Oliver等[3]报道FTO基因rs9939609 A等位基因能够降低出生体重同时增加儿童及成年期肥胖和代谢综合征的风险，提示遗传因素对低出生体重可能有重要影响。近年来，许多研究报道了FTO基因rs9939609与儿童肥胖的研究[4-9]，但尚无在低出生体重新生儿中进行长期随访，观察FTO基因多态性与体重、体质量指数(body mass index,BMI)及身高增加的相关性研究。本文针对绍兴地区175例低出生体重儿童及200例健康儿童进行FTO基因rs9939609单核苷酸多态性分析，探讨其对低出生体重及生长指标的影响。

1研究对象与方法

1.1研究对象

研究对象来源于2012年12月至2015年12月在浙江省绍兴市妇幼保健院产科出生的新生儿375例。所有新生儿母亲均为汉族，其中初产妇为300例(80%)，经产妇为75例(20%)；年龄为25～38岁，平均年龄为(30.5±8.2)岁；孕周为37～41周，平均孕周为(38.2±2.7)周。新生儿均在孕37周后出生，状态良好，外形无畸形。根据出生体重标准参考文献，小于胎龄儿为出生体重<2 500g，正常出生体重儿为2 500g≤出生体重<4 000g，175例新生儿为低出生体重儿(小于胎龄儿)，归为低出生体重组，200例健康出生体重儿为对照组。收集婴儿出生及生后3月龄、6月龄、12月龄、18月龄、24月龄体重和身高数据，计算BMI。所有纳入研究的婴儿，都是足月出生(怀孕37周以后出生)，生后1min和5min Apgar评分≥9，母亲和婴儿都没有并发症。本研究得到医院伦理委员会批准，并获得研究对象的父母同意。

1.2 DNA提取及FTO基因rs9939609多态性位点检测

经知情同意后，375例新生儿出生后72h，采用一次性医用三棱针脚后跟采血500μL，乙二胺四乙酸二钾(EDTA-K2)抗凝，放置在-80℃低温冰箱保存，采用聚合酶链式反应(PCR)直接测序，使用QIAamp Blood DNA Mini kit(Qiagen GMBH,Hilden,Germany)提取外周血白细胞基因组DNA,通过PCR检测FTO基因rs9939609多态性位点，上游引物：Forward primer 5′CTGGCTCTTG￣AATGAAATAGGA3′,下游引物：Reverse primer 5′CAGCTATTTGCA￣TTTCAG￣TTTG3′[英潍捷基(上海)贸易有限公司合成]，扩增片段长度252bps,采用25μL反应体系，扩增程序如下：95℃变性5min,再95℃变性30s,55℃退火30s,72℃延伸30s,共30个循环，最后延伸5min。扩增产物用QIAquick Gel Extraction Kit割胶纯化，ABI3730XL测序仪(Applied Biosystems,Foster City,CA)进行测序。测序的序列如下：AAGTGAGAAAACAACTCTTTTTGAGCTGTG￣AGGAATACTAGGAGAGGAGAAAGTGAGCTG￣TGTGTGCTGCCCATGGTGGTACGCTGCTAT￣GGTTCTACAGTTCCAGTCATTTTTGACAGC￣ATGGATTCAATGCAAAATGGCAACACACAC￣TCTGTATCTTTTGGCAGATCAGAACATAATG￣AAAATAAAATAAAAAAATTCAAAACTGGCT￣CTTGAATGAAATAGGATTCAGAAGAGATGA￣TCTCAAATCTACTTTATGAGATAATGTCCT￣TTTTAAAAATAAACACTAACATCAGTTATG￣CATTTAGAATGTCTGAATTATTATTCTAGG￣TTCCTTGCGACTGCTGTGAATTT[A/T]GTGATGCACTTGGATAGTCTCTGTTACTCT￣AAAGTTTTAATAGGTAACAGTCAGAAAAT￣GGAGTGGGAGAGCATAAAAGCAAACTGAA￣ATGCAAATAGCTGGTACCCTGAAGCCATTA￣ACTTTAAGCTGGTTATTCCGACCTACTGTT￣TGGACATAAGATGGTAGAGAGGCTGAGTGT￣GACTTGAACATTTGTTCCTTAGAAACACCA￣TCCTTGGGCTGGGCGCA。

1.3统计学方法

采用SPSS 21.0软件包进行数据分析，正态分布计量资料采用χ±S表示，两组间比较采用独立样本t检验，非正态分布资料组间比较采用秩和检验。计数资料组间比较采用χ2检验。基因型和等位基因分布的Hardy-Weinberg(H-W)平衡采用χ2检验。Logistic回归模型分析基因型在共显性模型、显性模型及等位基因模型中的差异，计算比值比(odds ratio,OR)及95%可信区间(confidence intervel,CI)。以P<0.05为差异具有统计学意义。

2结果

2.1低出生体重组和对照组的一般特征比较

两组婴儿在出生身长、出生体重、BMI、头围、红细胞(red blood cell,RBC)、血红蛋白(hemoglobin,HGB)、血小板(blood platelet，PLT)差异均有统计学意义(均P<0.05)，见表1。

表1 低出生体重组和对照组的一般特征比较[n(%),χ±S]

注：白细胞(WBC)，丙氨酸氨基转移酶(ALT)，天冬氨酸氨基转移酶(AST)，胆固醇(CH)，甘油三脂(TG)，高密度脂蛋白(HDL)，低密度 脂蛋白(LDL)。

2.2 FTO基因 rs9939609多态性位点检测结果

检测到的rs9939609有3种基因型TT、AT及TT，低出生体重组和对照组的基因型频率均符合Hardy-Weinberg平衡(P值分别为0.29、0.14)，说明样本具有群体代表性。PCR直接测序结果见图1。

2.3 FTO基因rs9939609多态性与低出生体重相关性

TT、AT和TT三种基因型在低出生体重组的分布频率分别为0.726、0.240和0.034，而在对照组的分布频率分别为0.815、0.165和0.020；等位基因位点T和A的分布频率在低出生体重组分别为0.846和0.154，而在对照组的分布频率分别为0.897和0.103。统计分析显示，在共显性模型中两组基因频率分布差异无统计学意义(P>0.05)；在显性模型中，两组基因频率分布差异具有统计学意义(χ2=4.254，P<0.05)，相对TT基因型而言，AA+AT基因型可能增加低出生体重发生的危险性(OR=1.722，95%CI：1.054～2.811，P<0.05)。两组间等位基因频数分布差异具有统计学意义(χ2=4.525，P<0.05)，相对于T等位基因，A等位基因可能增加低出生体重发生的危险性(OR=1.597，95%CI：1.035～2.466，P<0.05)，见表2。

注：A为TT基因型；B为AT基因型；C为AA基因型。

图1 FTO基因多态性位点rs9939609基于聚合酶链反应产物结合基因测序结果

Fig.1 Results of FTO gene polymorphism site rs9939609 based on polymerase chain reaction product combining gene sequencing

表2 FTO基因rs9939609多态性与低出生体重关系[n(%)]

注：“/”表示该项无结果。

2.4 FTO基因位点rs9939609与新生儿代谢指标之间的关系

携带TA/AA基因型和TT基因型婴儿的RBC、HGB、WBC、PLT、ALT、AST、CH、TG、HDL和LDL指标比较差异均无统计学意义(均P>0.05)，见表3。

2.5 FTO基因rs9939609多态性与出生后2年随访肥胖指标的相关性研究

随访出生、3月龄、6月龄、9月龄、12月龄、18月龄及24月龄的体重和身高，计算BMI，分析FTO基因rs9939609与肥胖指标的相关性。携带AA+AT基因型的婴幼儿体重与携带TT基因型的比较差异均无统计学意义(均P>0.05)。从身高变化来看，携带AA+AT基因型幼儿9月龄、12月龄、18月龄及24月龄的身高均明显低于TT基因型(均P<0.05)；从BMI变化来看，携带AA+AT基因型幼儿9月龄、12月龄、18月龄及24月龄的BMI均明显高于TT基因型(均P<0.05)，见表4。

表3 FTO基因rs9939609与新生儿代谢指标之间的关系(χ±S)

Table 3 Relationship between FTO gene rs9939609 and neonatal metabolic indexes(χ±S)

变量 FTO rs9939609 基因型 TT(289)AT+AA(76+10)tPRBC(×1012/L)4.5±0.94.6±0.90.500.38HGB(g/L)155±33158±320.400.46WBC(×109/L)11.0±3.710.8±3.50.300.63PLT(×109/L)264±82260±870.300.66ALT(U/L)11.0±5.310.6±4.90.400.49AST(U/L)34.0±17.833.7±15.50.200.91CH(mmol/L)2.7±0.72.7±0.60.400.41TG(mmol/L)0.5±0.30.5±0.30.100.97HDL(mmol/L)1.0±0.30.9±0.31.500.14LDL(mmol/L)1.3±0.41.2±0.30.500.40

3讨论

3.1 FTO基因rs9939609与儿童肥胖的相关性

低出生体重发生率是妇幼卫生监测系统的一项重要内容，低出生体重多伴有宫内营养不良或部分器官发育不成熟，0～6岁的低出生体重儿童体格发育与同龄足月正常出生体重儿童相比存在一定的差距。低出生体重的发生可能与孕期高血压、双胎或多态、早产、孕期母亲增重增加、孕期食欲下降及遗传因素有关[10]。2007年Fraling等在对儿童的研究中发现，FTO基因rs9939609与肥胖症关系在婴儿出生时并不明显，但在出生两周后，FTO基因rs9939609风险基因携带者可表现出身体结构与脂肪量的增加，对肥胖相关因素的影响持续至儿童期及青春期，但随着年龄的增长而减弱。目前国内有对儿童期和青春期FTO基因rs9939609与肥胖症的关系研究，曹凌峰等于2010年和吴燕明等[11]2014年均报道了北方汉族的少年儿童FTO基因rs9939609与肥胖存在相关性，Wang等于2012年对1 688名上海儿童基因位点研究显示，FTO基因rs9939609和TMEM 18rs6548238 与儿童肥胖指标(体重、BMI等)存在相关性。此外Xi等于2010年和Fang等于2010年研究均发现中国儿童FTO基因rs9939609与肥胖密切相关，但认为其作用小于白种人。针对出生后至儿童期的研究较少，本文提出假设，胎儿期FTO基因rs9939609位点的遗传变异影响新生儿出生体重，FTO基因通过调控胎儿宫内的能量代谢，导致低出生体重儿的发生，并随访至出生后24个月。幼儿早期发育受环境因素影响小，观察FTO基因rs9939609对肥胖指标的影响。

3.2 FTO基因 rs9939609多态性与低出生体重关系

本研究对175例低出生体重儿及200例健康婴儿进行FTO基因rs9939609多态性分析，FTO基因rs9939609在低出生体重组和对照组中基因频率分别为：AA型为0.034、0.020，AT型为0.240、0.165，TT型为0.726、0.815，两组基因型频率分布差异在共显性模型中无统计学意义(P>0.05)，但在显性模型中差异具有统计学意义(P<0.05)，相对TT基因型而言，AT+AA能增加低出生体重的风险(OR=1.722，95%CI：1.054～2.811，P<0.05)；而两组间等位基因频数也有显著性差异(P<0.05)，相对于T位点而言，A位点可能是低出生体重的危险等位位点(OR=1.597，95%CI：1.035～2.466，P<0.05)。Oliver等[3]研究FTO基因rs9939609位点变异与出生体重相关性发现，AA、AT基因型携带者出生体重均明显低于TT基因型的，且每个A等位基因会降低79g体重(95%CI：-129～-30g),认为FTO rs9939609与低出生体重相关，与本文结论相似。该观点提示了FTO基因rs9939609 A等位基因影响出生体重，这可能由于FTO基因通过调控胎儿宫内能量代谢，降低胎儿体重，导致低出生体重的发生。Claudiu等[12]研究发现母亲FTO rs9939609变异会降低胎儿的BMI。康炎炎等于2014年研究胎盘FTO基因表达与出生体重相关性得出：胎盘FTO基因mRNA表达量与出生体重呈正相关。于成华等[13]发现低出生体重组胎盘中FTO基因蛋白量显著增加，这些观点进一步证实了FTO基因表达调控胎儿宫内能量代谢，影响胎儿的生长发育。

3.3 FTO基因rs9939609多态性与肥胖指标的相关性

此外，本研究还进行了出生后24个月的随访研究，FTO rs9939609 AA+AT基因型携带者出生时体重、BMI和身高相比TT基因型均没有显示统计学差异(P>0.05)，并且AA+AT基因型携带者出生时代谢指标RBC、HGB、WBC、PLT、ALT、AST、CH、TG、HDL及LDJ与TT基因型比较均无统计学意义(均P>0.05)。Sebastian等[14]报道德国FTO基因rs9939609 AA和AT基因型婴儿的出生体重及BMI与TT基因型相比，差异均无统计学意义，该结论与本文一致。本研究还发现AA+AT基因型与幼儿9月龄时的BMI及身高相关，并且这种相关持续到24月龄。Hunt等于2008年研究发现美国人FTO基因rs9939609 A等位基因的频率与增加的BMI相关，这种关联直到成年一直存在。梁晶晶等[15]研究结果表明FTO基因rs9939609单核苷酸多态性影响儿童的BMI，且携带AT+AA基因型儿童BMI远大于TT型，结果与本文相似，本文结果表明FTO基因rs9939609单核苷酸多态性对BMI及身长的影响在儿童身长的早期，预示未来肥胖的发生体现在BMI和身高的改变上。

本文首次报道了FTO基因rs9939609单核苷酸多态性对低出生体重发病的影响，并发现FTO rs9939609在出生9个月至24个月对BMI及身高起到一定的作用。本研究尚存在不足，首先FTO基因rs9939609 AA纯合子只有10例，数量少，存在样本抽样误差，人群存在异质性，在一定程度上会导致统计检验效能不足，重复性有待进一步扩大样本量进行研究；其次，本课题未涉及母亲因素对胎儿生长发育的影响及环境因素对婴幼儿的影响，无法进一步探讨遗传、环境及两者交互作用，这亦是未来进一步研究的方向；再者，本研究仅随访了出生后24个月的生长数据，随访周期短，未能收集2年后直至整个青春期的资料，从而不能分析FTO基因rs9939609单核苷酸多态性对整个生长发育期的影响。为了进一步揭示FTO基因rs9939609单核苷酸多态性对体重及肥胖的影响，有待更大规模的前瞻性研究验证。